大别—苏鲁造山带地壳—上地幔电性结构研究

论文摘要

本研究旨在利用已有大地电磁（MT）及最新测得的长周期及常规MT资料,采用先进的资料处理与解释技术,研究得到较可信的大别-苏鲁造山带的地壳-上地幔的电性结构。结合前人的地质研究成果等,发挥大地电磁方法的优势,针对大别—苏鲁造山带研究的热点问题或者有争议的问题进行综合研究,例如:关于大别-苏鲁造山带缝合线、各地块边界、主要断裂的位置和深部延伸状况;扬子地块、造山带和华北地块的深部接触关系和可能的相互作用;岩石圈可能的物质状态;高压-超高压变质带的深部位置及其和围岩的关系;高压-超高压变质岩折返的深部过程、造山带的演化和动力学过程等。首先,介绍了大地电磁测深资料解释过程中经常遇到的问题,对畸变与静位移的原理与常见的解决方案、不同二维反演方法的优缺点、在二维反演中误差及极化模式的处理方式等进行了简要探讨。其次,以大别造山带为重点,先对造山带的基础地质及其与秦岭造山带的差异进行了介绍与分析;再利用已有的MT资料,在大别造山带沿NE28o布置的三条大地电磁测深剖面,采用非线性共扼梯度法分别对三条测线作二维反演,获得了关于大别造山带的地壳上地幔二维电性结构。以二维电性结构为基础,通过插值处理组建三维模型,利用交错网格有限差分三维正演程序求得模型的电磁响应,所得的视电阻率和相位曲线与原始数据在曲线形态上具有较好的一致性,从而进一步验证了二维电性结构的可靠性。从测区不同深度电性水平切片来看,从上地壳到下地壳到地幔尺度,电性结构走向具有从近东西向到近南北向的过渡,表明造山带下地壳及地幔物质经历过主造山期后的流变调整。从三条剖面的电性结构总体上看,垂向上可分为四层,地表覆盖层、中上地壳相对高阻层、壳内相对低阻层,地幔;横向上,北淮阳与大别地块是电性差异显著的构造单元,它们之间以晓天-磨子潭断裂分隔,晓天-磨子潭断裂总体倾向北,延深至上地幔。在大别地块内中、上地壳高阻层最厚处在罗田-蕲春-英山-岳西一带,大别地块在电性结构上应是一个整体,不支持南、北大别之分;在大别地块内,推测存在早期岩浆活动的通道,它们对大别地块内存在的中、下地壳高导层有破坏改造作用,后者在层位上相差较大。并对大别造山带的演化动力学模式进行了探讨。最后,对最新在苏鲁造山带获得的一条大地电磁测深剖面资料进行了解释,剖面沿SE129o,西起华北地块,跨郯庐断裂带、苏鲁超高压变质带、高压变质带,止于扬子地块。通过对资料的定性分析,二维性判别以及极化模式的识别,选择非线性共扼梯度法,用TE+TM联合模式下进行二维反演,得到了关于测区地下200km以上的电性剖面,具有较好的可靠性。通过对电性剖面的分析,在横向上,沿剖面自西而东,划分出了七个电性分区,其中对郯庐断裂带、海州-泗阳断裂以及嘉山-响水断裂等重要的边界断裂的深浅展布与延伸进行了很好的限定;纵向上,对剖面深度划分出六个电性层,初步分析了可能的深部物质状态。发现了在华北地块与扬子地块内存在着壳内的高导层,而造山带下部没有发现高导层,这一点与大别造山带存在较大的差异。发现了在50-90km之间层位,存在较连续的相对低阻带,推测为岩石圈上部的软弱带,可能指示造山带下部不同地块间发生过相对运动。最后认为在超高压变质岩形成期后,华北地块有较强的向南推挤作用,这种推挤作用的驱动力是发生在岩石圈尺度,在地壳层次表现为一系列的推覆及韧性剪切构造,在岩石圈深部,扬子地块的岩石圈则被动地向后收缩变形,而壳幔深部岩石层间的相对运动产生了岩石圈上部的软弱变形带。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 大地电磁测深发展状况及其在深部结构研究中的作用
• 1.1 大地电磁测深发展状况
• 1.2 大地电磁测深在地壳上地幔结构研究中的作用
• 1.2.1 稳定地块区或盆地区
• 1.2.2 造山带或严重变形区
• 1.2.3 近代火山区或新生代裂谷区
• 1.2.4 强震区的地壳电性结构
• 第二章 大别－苏鲁造山带的研究现状
• 2.1 大别－苏鲁造山带的研究状况
• 2.2 存在问题
• 2.3 研究内容及目标
• 第三章 大地电磁测深数据解释基础
• 3.1 畸变及静位移
• 3.2 维性判别参数
• 3.3 二维反演方法评述
• 3.4 极化模式与张量旋转
• 3.5 二维反演模式的选择
• 第四章 大别造山带电性结构分析
• 4.1 大别造山带的基础地质
• 4.1.1 大别地块基底变质岩系
• 4.1.2 北淮阳基底变质岩系
• 4.1.3 盖层
• 4.1.4 岩浆岩
• 4.1.5 断裂构造
• 4.1.6 基础地质特征与区域古应力环境的对照
• 4.1.7 与秦岭造山带的对比
• 4.2 剖面位置及测量
• 4.3 资料处理与分析
• 4.3.1 区域二维性分析
• 4.3.2 LA 线视电阻率和相位曲线特征
• 4.3.3 LB 线视电阻率和相位曲线特征
• 4.3.4 LC 线视电阻率和相位曲线特征
• 4.4 二维大地电磁反演
• 4.5 二维反演结果的验证
• 4.6 电性结构与物质状态分析
• 4.6.1 岩石导电机制简述
• 4.6.2 电性水平切片
• 4.6.3 LA 剖面电性结构分析
• 4.6.4 LB 剖面电性结构分析
• 4.6.5 LC 剖面电性结构分析
• 4.7 认识与讨论
• 第五章 苏鲁造山带电性结构分析
• 5.1 地质背景
• 5.1.1 地层
• 5.1.2 断裂
• 5.1.3 岩浆岩
• 5.2 数据分析与处理
• 5.2.1 视电阻率和相位曲线分析
• 5.2.2 二维性分析
• 5.2.3 极化模式判别
• 5.2.4 二维反演
• 5.3 综合解释
• 5.4 结论与讨论
• 第六章 认识与展望
• 6.1 认识
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 博士及博士后期间发表论文情况
• 个人简历